一种水质重金属污染监控系统的控制方法与流程

本发明涉及污水治理领域，尤其涉及一种水质重金属污染监控系统的控制方法。

背景技术：

水中重金属污染的介绍:在当今社会,科技飞速发展,很多重金属进入了我们的日常消费产品中来。这些重金属包括汽车用柴油、荧光灯管、恒温器中的汞,特种玻璃、涂料、农药中的砷和铅,等等。

由于这些含有重金属产品的广泛使用,加上消费者对重金属的危害缺少了解而不够重视,很多生产厂家不注意废品回收处理,没有建立完整的处理系统,导致的大量重金属产品在使用中产生了重金属污染,甚至使用后被当作普通的垃圾进行掩埋、冲洗处理,从而加重了重金属的污染程度。更有甚者很多毫无责任感的企业直接将重金属污水排放到江河、湖泊,荒地浅滩⋯⋯种种迹象表明地球正在遭受着有史以来最为严重的重金属污染。

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。如日本的水俣病和痛痛病分别由汞污染和镉污染所引起。其危害程度取决于重金属在环境、食品和生物体中存在的浓度和化学形态。

重金属污染主要表现在水污染中，还有一部分是在大气和固体废物中。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝的体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中，造成目前地表铅的浓度已有显著提高，致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人体健康。

自然界存在着很多重金属，比如锌、镉、铜、铅等，这些重金属同样存在于人体内，是人体的必需元素。但是，凡事都有一个量的问题，任何东西一旦超过正常的量，它必然给环境或人体造成不良影响。而我们常说的重金属污染指的就是因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，并导致环境质量恶化。其中铜元素是水中金属元素的一种，是人体必不可少的，但是过量的铜对人体的危害非常大。游离态铜离子对人体的危害要比配合态铜大得多。过量的铜离子对许多水生生物有极大的负作用，缘由是它与蛋白质中的巯基结合，干扰巯基酶的活性，如在珊瑚、水草等生态缸中若有过量的铜离子，将很快使心爱的生物毙命法。铜的污染主要来源于电镀、冶金、化工等行业。为及时、准确地监测水的质量，确保人们获得安全饮用水，我们建立了污染水中铜离子浓度分光光度测定方法。经资料所知，自来水的总铜含量不应超过0.5mg/L,生活用水中总铜的含量不应超过1.0mg/L。

传统的水环境监测主要以人工采样、实验室仪器分析为主，存在着监测频次低、监测范围小、采样误差大、实时性差的缺点。

传统的水环境监测系统缺乏对大范围内的水环境重金属数据进行实时动态采集分析的技术手段，极易错失在污染初期进行及时防治的最佳时期。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术所涉及到的缺陷，提供一种水质重金属污染监控系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种水质重金属污染监控系统的控制方法，所述水质重金属污染监控系统包含水质监控模块、无线传输模块、控制模块、显示模块和报警模块；

所述水质监控模块包含若干水质监控单元；

所述无线传输模块包含若干与所述水质监控单元一一对应相连的分支节点和一个与所述控制模块相连的汇总节点，所述分支节点和汇总节点之间基于ZigBee协议无线通信；

所述水质监控单元包含温度传感器、GPS定位单元、重金属电化学传感器阵列、重金属信号调理电路、酸碱度电极、酸碱度调理电路、浊度传感器、浊度调理电路和微控制器；

所述重金属电化学传感器阵列通过重金属信号调理电路和所述微控制器相连；所述酸碱度电极通过酸碱度调理电路和所述微控制器相连；所述浊度传感器通过浊度调理电路和所述微控制器相连；

所述微控制器还分别和温度传感器、GPS定位单元、水质监控单元对应的分支节点相连；

所述控制模块分别和汇总节点、显示模块、报警模块相连；

所述控制方法包含以下步骤：

步骤1），各个水质监控单元对其所在的水环境进行水质监测：

步骤1.1），温度传感器将检测到的温度传递给微控制器；

步骤1.2），GPS定位单元将检测到的水质监控单元的GPS坐标传递给微控制器；

步骤1.3），重金属电化学传感器阵列将检测到的重金属浓度经过重金属信号调理电路处理后传递给微控制器；

步骤1.4），酸碱度电极将检测到的酸碱度经过酸碱度调理电路处理后传递给微控制器；

步骤1.5），浊度传感器将检测到的浊度经过浊度调理电路处理后传递给微控制器；

步骤1.6），微控制器用于将接收到的温度、GPS坐标、重金属浓度、酸碱度、浊度整合为水质信息，并通过其对应的分支节点将该水质信息传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块控制显示模块显示接收到的各个水质监控单元的水质信息;

步骤3），控制模块将各个水质监控单元水质信息中的重金属浓度和预先设定的重金属浓度阈值进行比较；

步骤3.1），当存在重金属浓度大于等于预设的重金属浓度阈值的水质监控单元的水质信息时；

步骤3.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该重金属浓度对应水质监控单元的水质信息；

步骤3.1.2），控制模块控制报警模块进行报警。

作为本发明一种水质重金属污染监控系统的控制方法进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用51系列单片机。

作为本发明一种水质重金属污染监控系统的控制方法进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用AT89S52单片机。

作为本发明一种水质重金属污染监控系统的控制方法进一步的优化方案，所述酸碱度电极采用雷磁E-201-C电极。

作为本发明一种水质重金属污染监控系统的控制方法进一步的优化方案，所述报警模块采用声光报警模块。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 设计简单，使用方便；

2. 实时反映水环境重金属的浓度，并在超标时主动发出警报。

附图说明

图1是本发明的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种水质重金属污染监控系统的控制方法，所述水质重金属污染监控系统包含水质监控模块、无线传输模块、控制模块、显示模块和报警模块；

所述水质监控模块包含若干水质监控单元；

所述无线传输模块包含若干与所述水质监控单元一一对应相连的分支节点和一个与所述控制模块相连的汇总节点，所述分支节点和汇总节点之间基于ZigBee协议无线通信；

所述水质监控单元包含温度传感器、GPS定位单元、重金属电化学传感器阵列、重金属信号调理电路、酸碱度电极、酸碱度调理电路、浊度传感器、浊度调理电路和微控制器；

所述重金属电化学传感器阵列通过重金属信号调理电路和所述微控制器相连；所述酸碱度电极通过酸碱度调理电路和所述微控制器相连；所述浊度传感器通过浊度调理电路和所述微控制器相连；

所述微控制器还分别和温度传感器、GPS定位单元、水质监控单元对应的分支节点相连；

所述控制模块分别和汇总节点、显示模块、报警模块相连；

所述控制方法包含以下步骤：

步骤1），各个水质监控单元对其所在的水环境进行水质监测：

步骤1.1），温度传感器将检测到的温度传递给微控制器；

步骤1.2），GPS定位单元将检测到的水质监控单元的GPS坐标传递给微控制器；

步骤1.3），重金属电化学传感器阵列将检测到的重金属浓度经过重金属信号调理电路处理后传递给微控制器；

步骤1.4），酸碱度电极将检测到的酸碱度经过酸碱度调理电路处理后传递给微控制器；

步骤1.5），浊度传感器将检测到的浊度经过浊度调理电路处理后传递给微控制器；

步骤1.6），微控制器用于将接收到的温度、GPS坐标、重金属浓度、酸碱度、浊度整合为水质信息，并通过其对应的分支节点将该水质信息传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块控制显示模块显示接收到的各个水质监控单元的水质信息;

步骤3），控制模块将各个水质监控单元水质信息中的重金属浓度和预先设定的重金属浓度阈值进行比较；

步骤3.1），当存在重金属浓度大于等于预设的重金属浓度阈值的水质监控单元的水质信息时；

步骤3.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该重金属浓度对应水质监控单元的水质信息；

步骤3.1.2），控制模块控制报警模块进行报警。

所述控制模块的处理器采用51系列单片机，优先采用AT89S52单片机。

所述酸碱度电极采用雷磁E-201-C电极。

所述报警模块采用声光报警模块。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。